DE2833065C2 - Circuit arrangement for suppressing interfering received signals for a pulse Doppler radar receiver - Google Patents

Circuit arrangement for suppressing interfering received signals for a pulse Doppler radar receiver

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DE2833065C2 DE19782833065 DE2833065A DE2833065C2 DE 2833065 C2 DE2833065 C2 DE 2833065C2 DE 19782833065 DE19782833065 DE 19782833065 DE 2833065 A DE2833065 A DE 2833065A DE 2833065 C2 DE2833065 C2 DE 2833065C2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Unterdrückung störender Empfangssignale in einem Puls-Doppler-Radarempfänger mit einer Festzeichenunterdrückungsschaltung. der ein Gleichrichter, eine Nachintegrationsschaltung und eine Videoschwelle nachgeschaltet sind, wobei während der Zeit der Störungsunterdrückung das unterdrückte Signal zwischen Gleichrichter und Nachintegrationsschaltung durch einen ungestörten Spannungswert ersetzt wird.The invention relates to a circuit arrangement for suppressing interfering received signals in a pulse Doppler radar receiver with a fixed-character suppression circuit. which is followed by a rectifier, a post-integration circuit and a video threshold, during which time the Interference suppression the suppressed signal between the rectifier and post-integration circuit is replaced by an undisturbed voltage value.

Eine derartige Schaltungsanordnung, mit der insbesondere länger als die Nutzsignale dauernde Störsignale unterdrückt werden sollen, ist aus der deutschen Patentschrift 21 55 074 bekannt Während der Störungsunterdrückung speichert die Schaltungsanordnung einen Substitionswert ein, der der mittleren Rausch-Gleichspannung entsprechen kann. Bei dieser Störunterdrückungsschaltung wird der Substitionswert mit konstanter Amplitude in den nachfolgenden Auswerter eingespeist. Dies führt bei Verwendung bestimmter Filteranordnungen zum Anschwingen und damit zu einer unerwünschten Anzeige am SichtgerätA circuit arrangement of this type with which, in particular, interference signals lasting longer than the useful signals are to be suppressed, is known from German Patent 21 55 074. During interference suppression the circuit arrangement stores a substitution value, that of the mean DC noise voltage can correspond. In this interference suppression circuit, the substitution value is with constant amplitude fed into the downstream evaluator. This leads to the use of certain Filter arrangements for oscillation and thus for an undesirable display on the display device

Der Erfindung, die sich auf eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art bezieht, liegt die Aufgabe zugrunde, störende, nichtsynchrone Einzelimpulse, die z. B. durch Zündanlagen von Kraftfahrzeugen oder durch fremde Radaranlagen, die mit einer ähnlichen Pulsfolgerrequenz arbeiten, hervorgerufen werden, zu unterdrücken, da sie die Verarbeitung von Bewegtziel-Echosignalen stören.The invention, which relates to a circuit arrangement of the type mentioned at the outset, has the object underlying, disruptive, nonsynchronous single pulses that z. B. by ignition systems of motor vehicles or caused by external radar systems that work with a similar pulse follower frequency suppress because they interfere with the processing of moving target echo signals.

Gemäß der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß zur digitclen Einzelpulsunterdrückung Schaltmittel vorgesehen sind, die in jedem Entfernungskanal durch ständige Differenzbildung der am Ausgang des Gleichrichters und der Nachintegralionsschaltung entnommenen Signalamplituden und durch Vergleich der Differenz mit einem von den Amplitudenwerten des kleinsten Bewegtzieles abgeleiteten fest vorgegebenen Wert ein Steuersignal bilden, das den Eingang der Nachintetrationsschaltung vom Gleichrichter abtrennt und mit dem Ausgang der Nachintegrationsschaltung über eine Verzögerungsleitung und eine Summierschaltung zu einer Rückkopplungsschleife schiießt, wenn der Differenzwert den vorgegebenen Wert überschreitet und daß dem rückgekoppelten Signal in der Summierschaltung ein von der Amplitudendifferenz abgeleiteter Wert als Korrekturspannungswert aufaddiert wird.According to the invention, this is achieved in that switching means for digital single pulse suppression are provided in each distance channel by constantly forming the difference between the output of the rectifier and the signal amplitudes taken from the post-integration circuit and by comparing the difference with a fixed predetermined value derived from the amplitude values of the smallest moving target Value form a control signal that separates the input of the post-integration circuit from the rectifier and to the output of the post-integration circuit via a delay line and a summing circuit closes in a feedback loop when the difference value exceeds the specified value and that the signal fed back in the summing circuit is a signal derived from the amplitude difference Value is added up as a correction voltage value.

Der zur Bildung der Steuersignale für die Umschaltung der Nachintegration erforderliche vorgegebene Korrekturspannungswert wird vorteilhafterweise aus der maximalen Differenz der von Empfangsperiode zu Empfangsperiode am Ausgang des Gleichrichters gemessenen Amplitudenwerte des kleinsten Bewegtzieles abgeleitet.The preset required to generate the control signals for switching over the post-integration Correction voltage value is advantageously derived from the maximum difference from the reception period Reception period at the output of the rectifier measured amplitude values of the smallest moving target derived.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung unterscheidet am Ausgang des Gleichrichters Störimpulse von Bewegtziel-Echosignalen aufgrund ihrer wesentlich steileren Anstiegsflanke und ihrer kürzeren Zeitdauer. Durch die Erfindung ist gewährleistet, daß Störimpulse vor der Nachintegration so begrenzt werden, daß sie weniger Energie beinhalten, als das kleinste Bewegtziel. Andererseits ist sichergestellt, daß dem kleinsten Bewegtziel keine Energie entzogen wird, damit die nachfolgende Videoschwelle sicher überschritten wird.The circuit arrangement according to the invention distinguishes interference pulses at the output of the rectifier of moving target echo signals due to their much steeper rising edge and their shorter duration. The invention ensures that interference pulses are limited before post-integration so that they contain less energy than the smallest moving target. On the other hand, it is ensured that the smallest Moving target no energy is withdrawn so that the following video threshold is safely exceeded.

Die Erfindung, sowie Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention and further developments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings. It shows

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Radargerätes mit einer Störungsunterdrückungsschaltung nach der Erfindung, Fig. 1 is a block diagram of a radar device with an interference suppression circuit according to the invention,

Fig.2 einen Störimpuls und ein Bewegtzielechosignal am Eingang der Nachintegrationsschaltung und
F i g. 3 den stark begrenzten Störimpuls im Vergleich
2 shows an interference pulse and a moving target echo signal at the input of the post-integration circuit and
F i g. 3 the very limited glitch in comparison

zum kleinsten Bewegtzielechosignal am Ausgang der Nachintegration.to the smallest moving target echo signal at the post-integration output.

In Fig. 1 ist die Antenne eines Puls-Doppler-Radargerätes mit I1 der Sende-Empfangsschalter mit 2, und der Sendeoszillator mit 3 bezeichnet Die Umschaltung des Sende-Empfangs-Schalters 2 erfolgt durch einen Taktgenerator 4. Das Eingangssignal gelangt zu einer Mischstufe 5, deren Überlagerungsoszillator mit 6 bezeichnet ist An den Überlagerungsoszillator schließt sich ein Anaiog-Digital-Wandler 7 an, dessen Ausgangssignale in digitaler Form in einem entsprechend ausgebildeten Festzeichenfilter 8 weiterverarbeitet werden. Das Festzeichenfilter 8 dient der Schwächung von Echosignalen, die von Festzeichen kommen, während Bewegtziel-Echosignale praktisch ungedämpft übertragen werden. Nach Durchlaufen eines Gleichrichters 9 gelangen die so erhaltenen Videosignale an eine Nachintegrationsschaltung 10, wobei die Verbindung zwischen dem Ausgang des Gleichrichters und dem Eingang der Nachintegrationsschaltung mittels eines Schalters 11 unterbrochen werden kann. Ausgangssignale, die den Schwellenwert einer an die Nachintegrationsschaltung angeschlossenen Videoschwelle 12 überschreiten, werden einer Auswerte- oder Anzeigeeinheit 13 (nicht dargestellt) zugeführt. Damit Störsignale nicht zur Anzeige gelangen, müssen diese vor der Nachintegration begrenzt werden, ohne daß Nutzsignalen Energie entzogen wird. Mit der Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung geschieht das in der Weise, daß in jedem Entfernungskanal fortwährend die Differeiiz zwischen der Signaiamplitude am Ausgang des Gleichrichters und der Signalamplitude am Ausgang der Nachintegration gebildet wird. Für die Differenzbildung wird der Ausgang des Gleichrichters 9 unmittelbar mit einem Eingang eines Subtrahierers 14 und der Ausgang der Nachintegrationsschaltung 10 über eine Verzögerungsleitung 15 mit einem weiteren Eingang des Subtrahierers verbunden. In einem Komparator 16 wird festgestellt, wann die Differenz am Ausgang des Subtrahierers 14 größer ist als ein fest vorgegebener Wert AA. Dieser vorgegebene Wert AA errechnet sich aus der maximalen Differenz der Amplitudenwerte des kleinsten Bewegtzieles gemessen von Ernpfangsperiode zu Empfangsperiode am Ausgang des Gleichrichters 9. Überschreitet der Differenzwert am Ausgang des Subtrahierers 14 den vorgegebenen Wert ΔΑ, dann liegt ein Störimpuls vor, der den Komparator 16 veranlaßt, ein Signa! abzugeben, das über eine Schaltstufe 17 den Schalter 11 steuert Der Eingang der Nachintegration 10 wird vom Gleichrichter 9 getrennt und gleichzeitig werden Eingang und Ausgang der Nachintegration zu einer Rückkoppelschleife geschlossen, die außer der Verzögerungsleitung 15 einen Addierer 18 enthält. Der Addierer 18 hat die Aufgabe auf das rückgekoppelte Ausgangssignal der Nachintegration einen Vorgabewert, welcher der maximalen Differenz der Amplitudenwerte des kleinsten Bewegtzieles entspricht, aufzuaddieren. Dadurch wird während der Dauer des Störimpulses das Eingangssignal in die Nachintegration so modifiziert, daß es dem kleinsten Bewegtsignal entsprichtIn Fig. 1, the antenna of a pulse Doppler radar device is denoted by I 1, the transmit / receive switch is denoted by 2, and the transmit oscillator is denoted by 3. The transmit / receive switch 2 is switched by a clock generator 4. The input signal reaches a mixer 5, whose local oscillator is denoted by 6. The local oscillator is followed by an analog-to-digital converter 7, the output signals of which are further processed in digital form in a correspondingly designed fixed-character filter 8. The fixed character filter 8 is used to attenuate echo signals that come from fixed characters, while moving target echo signals are transmitted practically without attenuation. After passing through a rectifier 9, the video signals thus obtained reach a post-integration circuit 10, the connection between the output of the rectifier and the input of the post-integration circuit being able to be interrupted by means of a switch 11. Output signals which exceed the threshold value of a video threshold 12 connected to the post-integration circuit are fed to an evaluation or display unit 13 (not shown). To prevent interference signals from being displayed, they must be limited before post-integration without any energy being drawn from the useful signals. With the circuit according to the present invention this is done in such a way that the difference between the signal amplitude at the output of the rectifier and the signal amplitude at the output of the post-integration is continuously formed in each distance channel. For the formation of the difference, the output of the rectifier 9 is connected directly to an input of a subtracter 14 and the output of the post-integration circuit 10 is connected via a delay line 15 to a further input of the subtracter. In a comparator 16 it is determined when the difference at the output of the subtracter 14 is greater than a fixed predetermined value AA. This predetermined value AA is calculated from the maximum difference in the amplitude values of the smallest moving target measured from reception period to reception period at the output of the rectifier 9.If the difference value at the output of the subtracter 14 exceeds the predetermined value ΔΑ, then there is an interference pulse which causes the comparator 16 , a signa! The input of the post-integration 10 is separated from the rectifier 9 and at the same time the input and output of the post-integration are closed to form a feedback loop which, in addition to the delay line 15, contains an adder 18. The adder 18 has the task of adding a default value to the fed back output signal of the post-integration, which corresponds to the maximum difference between the amplitude values of the smallest moving target. As a result, the input signal in the post-integration is modified during the duration of the interference pulse so that it corresponds to the smallest movement signal

Ist die Amplitudendifferenz der Ausgangssignale von Gleichrichter und Nachintegration wieder kleiner als der vorgegebene Wert ΔΑ, wird die Rückkoppelschleife über den Schalter 11 aufgetrennt und der Ausgang des Gleichrichters 9 mit dem Eingang der Nachintegration 10 verbunden. Die Nachintegration klingt dann langsam aus. If the amplitude difference between the output signals from the rectifier and post-integration is again less than the specified value ΔΑ, the feedback loop is separated via switch 11 and the output of rectifier 9 is connected to the input of post-integration 10. The post-integration will then slowly end.

Die Amplitudendifferenz AA, die im Komparator 16 zur Erkennung des Störimpulses führt muß nicht die ίο gleiche Größe aufweisen, wie der im Addierer 18 auf das um eine Empfangsperiode verzögerte Ausgangssignal der Nachintegration aufaddierte Wert Durch geeignete Kombination der beiden Werte kann eine optimale Störimpulsunterdrückung geschaffen werden.
Ui η eine allen Betriebsfällen optimal arbeitende Schaltung zu erhalten, ist es zweckmäßig, eine sogenannte Einlaufhilfe zu verwenden. Beim Einschalten der Anlage ist der Ausgangspegel der Nachintegration zunächst 0. Jeder Rauschwert am Eingang der Nachintegration wird dann als Störimpuls gewertet. 1st der Korrekturwert der dem Ausgangssignal der Nachintegration im Addierer 18 aufaddiert wird, kleiner als die kleinste Quantisierungseinheit am Eingang der Nachintegration, wird eine Null an den Eingang zurückgekoppelt und die Nachintegration kann nicht einschwingen. Es ist daher erforderlich, Ausgang und Eingang der Nachintegration für das normale Empfängerrauschen aneinander anzupassen. Die Anpassung kann durch eine Bitverschiebung, (Shiff) die in bekannter Weise durch eine entsprechende Verdrahtung erzielt wird oder mittels eines in die Rückkopplungsschleife eingefügten Multiplizierers 19 erfolgen.
The amplitude difference AA, which leads to the detection of the interference pulse in the comparator 16, does not have to be of the same size as the value added in the adder 18 to the output signal of the post-integration delayed by one reception period.
To obtain a circuit that works optimally in all operating cases, it is advisable to use a so-called run-in aid. When the system is switched on, the output level of the post-integration is initially 0. Each noise value at the input of the post-integration is then evaluated as an interference pulse. If the correction value added to the output signal of the post-integration in the adder 18 is smaller than the smallest quantization unit at the input of the post-integration, a zero is fed back to the input and the post-integration cannot settle. It is therefore necessary to match the output and input of the post-integration to one another for normal receiver noise. The adaptation can take place by means of a bit shift (ship), which is achieved in a known manner by appropriate wiring, or by means of a multiplier 19 inserted into the feedback loop.

Zur Verwirklichung der Einlaufhilfe wird die Ausgangssignalamplitude der Nachintegration 10 in einem Komparator 19 überwacht Falls der normale Rauschpegel wesentlich unterschritten wird, wird anstelle des normalen von der Amplitudendifferenz AA abgeleiteten Korrekturwertes ein Wert AB aufaddiert, der größer als die kleinste Quantisierungseinheit ist. Somit kann die Störungsunterdrückung bereits beim Einschalten der Anlage wirksam werden.To implement the run-in aid, the output signal amplitude of the post-integration 10 is monitored in a comparator 19. If the normal noise level is significantly below the normal level, a value AB , which is greater than the smallest quantization unit, is added instead of the normal correction value derived from the amplitude difference AA. This means that interference suppression can take effect when the system is switched on.

Eine andere Möglichkeit zur Verwirklichung der Einlaufhilfe besteht darin, die Störunterdrückung für Einzelimpulse so lange auszuschalten, bis der normale Rauschpegel erreicht ist. Die Abschaltung kann über die Schaltstufe 17 erfolgen.Another possibility for implementing the run-in aid is to use the interference suppression for Switch off single impulses until the normal noise level is reached. The shutdown can be done via the Switching stage 17 take place.

In F i g. 2 sind übereinander ein größter Störimpuls StO ohne Störunterdrückung und das Signal eines kleinsten Bewegtzieles SB am Eingang der Nachintegration aufgetragen. Die von Teilen der beiden Kurven eingeschlossene Fläche (schraffier·.) stellt den größten Störimpuls StMbei Anwendung der Störungsunterdrükkung dar. Die F i g. 3 gibt die Verhältnisse am Ausgang der Nachintegration wieder. Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Störungsunterdrückung ist der größte Störimpuls StM infolge der Begrenzung unter die mit VS bezeichnete Videoschwelle abgesunken. Die Signalamplitude des kleinsten Bewegtzieles SB ist dagegen unverändert und kann ausgewertet werden, da es die Videoschwelle überschreitet.In Fig. 2, a largest interference pulse StO without interference suppression and the signal of a smallest moving target SB at the post-integration input are plotted on top of one another. The area enclosed by parts of the two curves (hatched ·.) Represents the greatest interference pulse StM when the interference suppression is applied. 3 shows the conditions at the end of post-integration. By using the interference suppression according to the invention, the largest interference pulse StM has dropped below the video threshold designated VS as a result of the limitation. The signal amplitude of the smallest moving target SB , on the other hand, is unchanged and can be evaluated since it exceeds the video threshold.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Schaltungsanordnung zur Unterdrückung störender Empfangssignale in einem Puls-Doppler-Radarempfänger mit einer Festzeichenunterdrükkungsschaltung, der ein Gleichrichter, eine Nachintegrationsschaltung und eine Videoschwelle nachgeschaltet sind, wobei während der Zeit der Störungsunterdrückung das unterdrückte Signal zwischen Gleichrichter und Nachintegrationsschaltung durch einen ungestörten Spannungswert ersetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur digitalen Einzelpulsunterdrückung Schaltmittel vorgesehen sind, die in jedem Entfernungskanal durch ständige Differenzbildung der am Ausgang des Gleichrichters (9) und der Nachintegrationsschaltung (10) entnommenen Signalamplituden und durch Vergleich der Differenz mit einem von den Amplitudenwerten des kleinsten Bewegtzieles abgeleiteten fest vorgegebenen Wert (ΔΑ) ein Steuersignal bilden, das den Eingang der Nachintegrationsschaltung (10) vom Gleichrichter (9) abtrennt und mit dem Ausgang der Nachintegrationsschaltung über eine Verzögerungsleitung (15) und eine Summierschaltung (18) zu einer Rückkopplungsschleife schließt, wenn der Differenzwert den vorgegebenen Wert {ΔΑ) überschreitet und daß dem rückgekoppelten Signal in der Summierschaltung (18) ein von der Amplitudendifferenz abgeleiteter Wert als Korrekturspannungswert aufaddiert wird.1.Circuit arrangement for suppressing interfering received signals in a pulse Doppler radar receiver with a fixed-signal suppression circuit, which is followed by a rectifier, a post-integration circuit and a video threshold, the suppressed signal between the rectifier and post-integration circuit being replaced by an undisturbed voltage value during the time of interference suppression, characterized in that switching means are provided for digital single pulse suppression, which are provided in each distance channel by constantly forming the difference between the signal amplitudes taken at the output of the rectifier (9) and the post-integration circuit (10) and by comparing the difference with a fixed predetermined value derived from the amplitude values of the smallest moving target Value (ΔΑ) form a control signal that separates the input of the post-integration circuit (10) from the rectifier (9) and with the output of the post-integration circuit via a delay erungsleitung (15) and a summing circuit (18) to a feedback loop closes when the difference value exceeds the predetermined value {ΔΑ) and that a value derived from the amplitude difference is added as a correction voltage value to the fed back signal in the summing circuit (18). 2. Puls-Doppler-Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Wert (ΔΑ) zur Bildung des Sxeuersignales für die Umschaltung der Nachintegrationsschaltung (10) aus der maximalen Differenz der von Empfangsperiode zu Empfangsperiode am Ausgang des Gleichrichters (9) gemessenen Amplitudenwerte des kleinsten Bewegtzieles gewonnen wird.2. Pulse Doppler radar device according to claim 1, characterized in that the predetermined value (ΔΑ) for the formation of the Sxeuersignales for switching the post-integration circuit (10) from the maximum difference of the reception period to reception period measured at the output of the rectifier (9) Amplitude values of the smallest moving target is obtained. 3. Puls-Doppler-Radargerät nach Ansoruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Ausgang und Eingang der Nachintegrationsschaltung (10) für das normale Empfängerrauschen aneinander angepaßt sind.3. Pulse Doppler radar according to Ansoruch 1 or 2, characterized in that output and Input of the post-integration circuit (10) adapted to one another for the normal receiver noise are. 4. Puls-Doppler-Radargeräf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung durch eine Bitverschiebung oder einen Multiplizierer (19) erfolgt.4. Pulse Doppler Radargeräf according to claim 3, characterized in that the adaptation by a bit shift or a multiplier (19) he follows. 5. Puls-Doppler-Radargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einschalten des Puls-Doppler-Radargerätes eine Einlaufhilfe wirksam ist, die den in der Summierschaltung (18) der Rückkopplungsschleife aufaddierten Korrekturwert durch einen Wert (ΔΑ) ersetzt, der größer als die unterste Quantisierungseinheit ist. 5. Pulse Doppler radar device according to one of the preceding claims, characterized in that when the pulse Doppler radar device is switched on, an inlet aid is effective which replaces the correction value added up in the summing circuit (18) of the feedback loop by a value (ΔΑ) , which is larger than the lowest quantization unit. 6. Puls-Doppler-Radargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelpulsunterdrückung beim Einschalten des Puls-Doppler-Radargerätes unterbrochen ist, bis der normale Rauschpegel erreicht ist.6. Pulse Doppler radar device according to one of the preceding claims, characterized in that that the single pulse suppression is interrupted when the pulse Doppler radar device is switched on until the normal noise level is reached.
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